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专题03 简单电路和欧姆定律
一、单选题
1.(24-25九上·河北石家庄裕华区石家庄第四十中学·期末)使用共享电单车时,骑行前先要扫码,扫码成功后开关S1闭合,指示灯L 亮,但电动机不工作;从车筐取出头盔并戴上后,头盔内遥控设备遥控S₂闭合,电动机通电工作:若只戴头盔不扫码则无法骑行。下列电路符合以上设计要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由题意可知,骑行前,扫码成功后开关S1闭合,指示灯L亮,但电动机不工作;从车筐取出头盔并戴上后,头盔内遥控设备遥控S2闭合,电动机才通电工作,这说明指示灯与电动机互不影响,是并联的:若只戴头盔不扫码则无法骑行,则说明开关S1接在干路控制整个电路,开关S2与电动机串联在一条支路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.(24-25九上·内蒙古呼和浩特·期末)如图所示,闭合开关电路正常工作,过一会儿,两表中一表示数变大,另一表示数变小,则发生故障的原因( )
A.可能是R断路 B.可能是灯丝断了
C.可能是灯丝短路 D.一定是R短路
【答案】A
【解析】由图知,电阻和灯泡串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量电阻两端的电压。
A.若R断路,电流表示数变为0,此时电压表测量电源电压,则电压表的示数增大,故A符合题意;
B.若灯丝断了,整个电路断路,则灯泡不发光,两电表的示数都为0,故B不符合题意;
C.若灯丝短路,电路中有电流通过,电流表有示数且变大,电压表测量的是电源电压,其示数变大,故C不符合题意;
D.若电阻R短路,灯泡能发光,电压表同时被短路,其示数为0,电流表的示数变大,但不排除R断路的情况,故D不符合题意。
故选A。
3.(25-26九上·辽宁沈阳第七中学·期末)对下列图中现象,解释正确的是( )
A.甲图:被丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中玻璃棒得到了电子
B.乙图:A中正电荷可以通过金属棒流向B,电流方向由A至B
C.丙图:摩擦后的气球能够吸引细水流,是因为带电体具有吸引轻小物体的性质
D.丁图:用细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互排斥,则两小球不一定带有同种电荷
【答案】C
【解析】A.用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒因失去电子而带上正电荷,丝绸得到电子而带上负电,故A错误;
B.金属导体中,发生定向移动的是电子,乙图应为B中的自由电子通过金属棒流向A,而电流的方向与负电荷定向移动的方向相反,因此电流方向由A到B,故B错误;
C.摩擦后的气球带了电,因为带电体可以吸引轻小物体,所以气球能够吸引细水流,故C正确;
D.根据电荷间相互作用的规律可知,用细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互排斥,则两小球一定带有同种电荷,故D错误。
故选C。
4.(24-25九上·河南濮阳·期末)图甲所示电路中,电源电压保持不变。已知定值电阻,闭合开关电路正常工作,两电流表的指针都在同一位置,如图乙所示。现用一个未知阻值的定值电阻替换电阻或,替换后只有一个电流表的示数减小了0.3A。则下列说法错误的是( )
A.电源电压为9V B.
C.替换的是 D.的阻值为7.5Ω
【答案】D
【解析】由电路图可知,与并联,电流表测支路的电流,电流表A测干路电流。
已知定值电阻,闭合开关电路正常工作,两电流表的指针都在同一位置,如图乙所示,根据并联电路电流的特点,干路电流等于各支路电流之和,可知支路的电流,干路电流,支路电流
根据欧姆定律,可得两端电压
根据并联电路电压的特点,则电源电压
根据并联电路的分流定律,可得,故
已知替换了电阻或,替换后只有一个电流表的示数减小了0.3A,若替换,电流表和电流表A的示数都会发生变化,不符合题意;若替换的是,只有干路电流表A的示数会发生变化,符合题意,所以替换的是电阻,此时干路电流
支路电流
根据欧姆定律,可得的阻值
综上所述,D错误,符合题意,ABC正确,不符合题意。
故选D。
5.(19-20·广东珠海香洲区文园中学·一模)如图1所示,当开关S从2转到1时,根据电流表和电压表对应的示数,坐标系中描绘了相对应的点,如图2所示,下列判断正确的是( )
A.电源电压为8V B.的阻值为20Ω
C.的阻值为10Ω D.S接2时通过的电流为0.2A
【答案】D
【解析】AB.开关S接1时,R1单独接入电路,此时电压表测电源电压,电流表测电路中电流;开关S接2时,R1、R2串联,此时电压表测R1两端的电压,电流表测电路中电流。根据串联电压规律结合图2可知,开关S接1时,电压表示数为6V,电流表示数为0.6A,则电源电压为6V,则R1的阻值为
故AB错误;
CD.开关S接2时,电压表示数为2V,电流表示数为0.2A,根据串联电流规律,通过R2的电流为0.2A,根据串联电压规律,此时R2两端的电压为
则R2的阻值为
故C错误,D正确。
故选D。
6.(25-26九上·广东汕头金平区·期末)下列关于如图所示的说法中,正确的是( )
A.如图甲所示的定值电阻,它是由半导体材料制成的
B.如图甲所示的定值电阻,没有电流通过它时,它的阻值为零
C.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的横截面积来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
D.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的长度来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
【答案】D
【解析】A.定值电阻通常是由导体材料制成的,而非半导体材料。半导体材料的电阻会随温度、光照等因素大幅变化,不适合制作定值电阻,故A 错误;
B.电阻是导体本身的一种固有属性,它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积和温度,与是否有电流通过无关,即使没有电流通过定值电阻,它的阻值也不会为零,故B错误;
CD.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,实质是一个滑动变阻器,是通过旋动滑动片,改变电阻体接入电路的长度来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流,故C错误,D正确。
故选D。
二、多选题
7.(24-25九上·四川宜宾·期末)如图所示电路,闭合开关S,灯泡L正常发光,在滑片P向左移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表A1示数不变 B.电流表A2示数变大
C.电流表A1与A2的示数之差不变 D.电压表与电流表A2的示数之比变小
【答案】BCD
【解析】AB.由电路可知,滑动变阻器与灯泡并联,电压表测电源电压(示数不变)。滑片左移时,接入电阻变小,根据,通过的电流(示数)会变大。灯泡的电流不变(正常发光),示数变大,干路电流(示数)等于的电流与的电流之和,因此示数变大,故A错误,B正确;
C.与的示数差等于灯泡的电流(并联电路电流规律),的电流不变,因此该差值不变,故C正确;
D.电压表与的示数之比为滑动变阻器的阻值,滑片左移时,接入电阻变小,因此该比值变小,故D正确。
故选 BCD。
8.(24-25九上·江西南昌·期末)如图所示,电阻。闭合开关后,两块电流表、的示数分别为、,和两端的电压分别为、。下列表达式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【解析】A.由图可知,电阻R1和R2并联,根据并联电路电压的特点可知,电阻R1和R2两端的电压相等,都等于电源电压,即,故A正确;
B.由图可知,电流表A1在干路上,测的是电路的总电流,电流表A2与电阻R2串联,测的是通过电阻R2的电流,由于并联电路中各支路电流之和等于干路的电流,所以R1所在支路的电流为,又因为电阻R1和R2的阻值相等,所以通过电阻R1和R2的电流相等,即,故B正确;
C.由图可知,电流表A1在干路上,测的是电路的总电流,根据欧姆定律可知,电路的总电阻为,故C错误;
D.由图可知,电流表A2与电阻R2串联,测的是通过电阻R2的电流,根据欧姆定律可知,电阻R2的电阻为,故D正确。
故选ABD。
三、填空题
9.(24-25九上·四川内江第六中学·期末)如图所示,玻璃棒在丝绸上摩擦后,玻璃棒带 (选填“正电荷”或“负电荷”),在摩擦过程中,电流的方向是从 (选填“玻璃棒到丝绸”或“丝绸到玻璃棒”)。
【答案】 正电荷 丝绸到玻璃棒
【解析】[1]玻璃棒与丝绸摩擦时,玻璃棒的束缚电子的本领弱,会失去电子,所以玻璃棒带正电荷。
[2]电流方向规定为正电荷定向移动的方向。在摩擦过程中,玻璃棒失去电子,电子从玻璃棒转移到丝绸,而电流方向与电子定向移动方向相反,所以电流的方向是从丝绸到玻璃棒。
10.(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期末)如图,要使和串联,应闭合开关 ;要使和并联,应闭合开关 。
【答案】 S2 S1和S3
【解析】[1]如图所示,要使灯泡和串联,则灯泡和跟电源应首尾相连,所以应闭合开关,断开和,电流从正极出发经、、回到负极。
[2]要使和并联,则灯泡与并列连接,所以应闭合开关和;此时电流从正极出发,经开关分支,一支经灯泡,另一支经灯泡、开关,然后共同回到负极。
11.(24-25九上·江苏连云港·期末)在如图甲所示的电路中,电源电压恒为,电流表与的指针位置都如图乙所示,则灯泡两端的电压为 V,通过灯泡的电流为 A,通过灯泡的电流为 A。
【答案】 6
【解析】[1]根据电路图可知,灯泡L1、L2并联,根据并联电路中电压的规律可知,电源电压等于各支路两端的电压,所以灯泡两端的电压为
[2][3]根据电路图可知,灯泡L1、L2并联,根据并联电路中电流的规律可知,干路电流等于各支路电流之和,A1测的是干路电流,A2测的是L2支路电流,则A1示数应大于A2示数,故A1选用的是大量程,分度值为0.1A,读数为1.5A,A2选用的是小量程,分度值为0.02A,读数为0.3A,即L2的电流为0.3A,则L1的电流为
12.(24-25九上·安徽六安清水河学校等·期末)如图所示电路,只闭合开关时,电流表的示数为0.7A,再闭合开关,电流表的示数变为1.2A,则此时通过R的电流是 A。
【答案】0.5
【解析】只闭合开关时,电路中只有灯泡L接入电路,此时电流表测量的是通过灯泡L的电流,即。再闭合开关时,电阻R与灯泡L并联,此时电流表测量的是干路电流,即。在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即
则通过R的电流
13.(24-25九上·河北石家庄二十三中·期末)某段金属丝两端电压为时,通过的电流为,当该金属丝两端电压降为时通过的电流为 A。当该金属丝拉长到原长2倍时,它的电阻将 (选填“变大”“变小”或“不变”),若将该金属丝和另外一根电阻丝并联接入原电路中,通过该金属丝的电流将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 0.2 变大 不变
【解析】[1]由欧姆定律,计算金属丝的电阻
电阻是导体的属性,不随电压、电流变化,当电压降为时,电流
[2]电阻的大小与导体的长度、横截面积有关,长度越长、横截面积越小,电阻越大,金属丝由原长L拉长到原长的2倍,即时,体积不变,因此横截面积会减小,则电阻变大。
[3]并联接入原电路,电压6V不变,金属丝两端电压仍为,其电阻不变,由知,通过金属丝的电流不变。
14.(25-26九上·重庆江津区实验中学、田家炳中学、李中学、白沙中学等金砖六校·期末)在综合实践活动课上,小龙同学设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。电源电压恒定,R1为定值电阻。闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光。此过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2(电压表V2未画出)示数变化关系图像如图乙所示。小灯泡正常发光时的电流为 A;电源电压为 V。
【答案】 0.5 4.5
【解析】[1][2]由图甲得,、 和灯泡串联,电流表测量电路电流,电压表V1测量灯泡电压。
灯泡的电压变大,电流变大,图像中①表示灯泡的I-U图像,灯泡正常发光时,电路中电流最大为,此时灯泡电压为,由欧姆定律得,小灯泡正常发光时的电阻为
由图像得,电压表随电流增大而减小,说明电压表测量电压或者测量电压,由图像得,电流变化相同时,两电压表示数变化不同,则电压表测量电压,由欧姆定律得2.5Ω
利用串联电路的电压关系可知电源电压
15.(24-25九上·四川宜宾·期末)如图甲所示电路,电源电压保持不变。当闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P的过程中,两电表示数变化关系如图乙所示,则定值电阻为 Ω,电源电压为 V。
【答案】 10 10
【解析】[1][2]R1、R2串联,电压表测量R2的电压,电流表测量电路电流。由得,定值电阻R1的电压改变量为
则定值电阻R0的阻值为
由图乙得,当电压表示数为8V时,电流表示数为0.2A,由串联电路电压特点与欧姆定律得,电源电压为
四、实验题
16.(25-26九上·辽宁沈阳和平区·期末)某同学按照图(a)所示电路进行电学实验探究。
(1)闭合开关前,将滑动变阻器R2的滑片滑到最 端,能因这一操作得到保护的电表是 。
(2)闭合开关, ,进行多次实验,将实验数据填入表中。
实验序号
V1的示数U1/V
V2的示数U2/V
V的示数U/V
A的示数I/A
1
1.0
4.0
5.0
0.2
2
1.5
3.5
5.0
0.3
3
2.0
3.0
5.0
0.4
(3)实验结果表明:在串联电路中,电源两端的电压等于各用电器两端的电压之 。
(4)若继续探究串联电路中电流的规律,可以在图(a)中的 (填“c”或“d”)处,再串联一个电流表。闭合开关,将滑片移动到某一位置,发现电流表示数均如图(b)所示,示数为 A。
【答案】(1) 右 电流表和电压表V1
(2)向左移动滑片
(3)和
(4) d 0.32
【解析】(1)[1][2]闭合开关前,将滑动变阻器R2的滑片滑到最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据欧姆定律可知,电路电流最小,可防止电流过大损坏电流表;且由欧姆定律可知,此时R1两端电压最小,也可以保护电压表V1。电压表V2测量的是滑动变阻器R2两端电压,滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电压最大;而电压表V测量的是电源电压,因此能因这一操作得到保护的电表是电流表和电压表V1。
(2)闭合开关,向左移动滑动变阻器的滑片,改变电路中的电流和电压,进行多次实验,将实验数据填入表中。多次实验的目的是为了避免实验的偶然性,从而得出普遍适用的规律。
(3)由图可知R1和R2串联在电路中,电压表V测量的是电源电压,电压表V2测量的是滑动变阻器R2两端电压,电压表V1测量的是滑动变阻器R1两端电压,分析实验数据可知,三次实验中电压表V1与V2示数的和结果都等于电压表V示数,因此可得在串联电路中,电源两端的电压等于各用电器两端的电压之和。
(4)[1]若继续探究串联电路中电流的规律,可以在图(a)中的d处,再串联一个电流表。原因:串联电路中电流处处相等,在电路任意位置串联电流表,测量结果都相同。
[2]电流表使用0-0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.32A。
17.(24-25九上·江西南昌·期末)小明同学在“探究串联电路电压的规律”实验中,设计了如图甲所示的电路。
实验次序
电压
电压
电压
1
1.7
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)小明用电压表分别测出电压、和,实验数据如表所示。其中测时,电压表的示数如图乙所示,此时电压表的分度值为 ,示数为 ;
(3)分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之 ;实验中灯泡与的规格 (选填“相同”或“不同”);
(4)小明认为用一块电压表分别测两端的电压和两端的电压时,需要对电路进行改接,为了不反复拆接电压表,他设计了如图丙所示的电路。他的思路是:闭合开关和,电压表测两端的电压;闭合开关和,电压表就可以测两端的电压,这种设计思路是 (选填“正确”或“错误”)的,原因是 。
【答案】(1)断开
(2) 0.1 1.2
(3) 和 不同
(4) 错误 电压表正负接线柱接反了
【解析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关应该处于断开状态。
(2)[1][2]电压表的示数如图乙所示,选择的是0-3V量程,此时电压表的分度值为0.1V,示数为1.2V。
(3)[1]由表中数据可知,误差允许范围内,所以,在串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和。
[2]由数据可知,L1两端的电压与L2两端的电压不相等,所以实验中灯泡L1与L2的规格不同。
(4)[1]闭合开关S和S1,电压表测L1两端的电压;闭合开关S和S2,这样会导致电压表正负接线柱接反,指针反偏,无法测量出L2两端的电压,所以这种设计思路是错误的。
[2]闭合开关S和S1,电压表测L1两端的电压;闭合开关S和S2,这样会导致电压表正负接线柱接反,指针反偏,原因是电压表正负接线柱接反了。
18.(24-25九上·河北石家庄外国语学校·期末)在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中,器材有:电源(电压恒为),电流表、电压表和开关各一个,四个定值电阻()滑动变阻器(规格“20Ω 2A”),导线若干。
(1)如图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线补画出正确的连线;
(2)正确连接电路后,闭合开关,两电表均无示数。调节滑动变阻器滑片两电表仍然无示数,则电路故障是( )(填选项字母)
A.电阻短路 B.电阻断路 C.滑动变阻器断路
(3)将电阻换成电阻时滑动变阻器的滑片P应向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为 ,并记录相关数据;
(4)根据多组实验数据,在图乙所示的坐标系中描绘出了图像,分析图像可得出的结论是 。
(5)【拓展】完成上述实验后,小明换用一个未知恒压电压,借助已有器材,并把一个定值电阻和一个额定电压为的小灯泡连成如图丙所示的电路,利用该电路测出了小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①连接好实验电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表 (选填“A”或“B”)点的接线改接到点,读出电压表的示数为;
③则小灯泡正常发光时电阻的表达式 (用、和表示)。
【答案】(1)
(2)C
(3) 右 3
(4)当电压一定时,电流与电阻成反比
(5) B
【解析】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测定值电阻两端电压,连接电流表负接线柱与定值电阻右接线柱之间的连线有误,应将电流表与定值电阻右端的连线改接到电压表的正接线柱上,改接电路如下图所示:
(2)串联电路中,电流表无示数,说明电路断路,又因为电压表接在定值电阻两端时无示数,则故障是滑动变阻器断路,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(3)[1]探究电流与电阻的关系,需要控制定值电阻两端电压不变,将电阻换成电阻时,根据串联分压原理可知,定值电阻两端电压会变大,则需将滑动变阻器的阻值调大以调整定值电阻两端电压变小,故滑片应该向右移动。
[2]根据图乙可知,在探究电流与电阻的关系时电压保持不变,即电压表示数
(4)由乙图可知,不同的定值电阻阻值与其对应的电流之间的乘积是一定值,即电压不变,故分析图像可得出的结论是当电压一定时,电流与电阻成反比。
(5)[1][2]连接好实验电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为,此时灯泡正常发光,保持滑动变阻器滑片的位置不动,即维持灯泡两端电压为额定电压,将电压表B点的接线改接到C点,此时测量灯泡和电阻的总电压,读出电压表的示数为U。则定值电阻两端的电压为
此时电路电流
则灯泡电阻
19.(25-26九上·广东汕头潮阳区铜盂贵屿谷饶三镇联考·期末)小明用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的电阻。
(1)请用笔画线表示导线,将图甲所示的实验电路连接完整。(已知Rx>5Ω)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关后,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表、电压表均无示数,则电路中的故障可能是 。
(4)排除故障后,继续实验,当电压表示数如图乙所示时,电流表示数为0.24A,则定值电阻Rx的电阻为 Ω。
(5)实验中通过移动滑动变阻器的滑片位置得到多组实验数据并计算出Rx的平均值,这样做是为了_______(选填字母)。
A.寻找普遍规律 B.减小误差
(6)另一组的小红设计了如图丙所示的电路来测量电阻器的电阻,其中为电阻箱,R0为定值电阻,实验步骤如下:
①开关S接触点a,读出电流表的示数为I;
②开关S改接触点b,调节电阻箱直到 ,电阻箱的示数如图丁所示;
③电阻器= Ω。
【答案】(1)
(2)左
(3)滑动变阻器断路/开关接触不良/电流表断路
(4)10
(5)B
(6) 电流表示数为I 5
【解析】(1)由图甲可知,电源为两节干电池,故电源电压为3V,因此将电压表正接线柱与Rx右端接线柱相连,测量范围选择0~3V,由于Rx>5Ω,故电路中的电流
故将电流表正接线柱与Rx左端相连,测量范围选择0~0.6A。如图所示:
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最大阻值处,由图可知,滑片应滑到最左端。
(3)闭合开关后,无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表、电压表均无示数,可能是电路中出现断路,因此故障可能为滑动变阻器断路或开关接触不良或电流表断路。
(4)电压表测量范围选择的0~3V,分度值为0.1V,故读数为2.4V,由欧姆定律可知,
(5)实验是为了测定Rx的阻值,因此实验多次测量取平均值是为了减小误差。故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(6)[1][2]开关S接触点a,读出电流表的示数为I,开关S改接触点b,调节电阻箱直到电流表示数相同,电阻箱的示数即为的阻值,由图可知,电阻箱的示数为
五、计算题
20.(25-26九上·广东汕头金平区·期末)如图所示为一电子秤的示意图,压力传感器是一个电阻随着秤盘上所载的物体质量的变化而变化的电阻。电源电压为6V,压力传感器的电阻R随所载物重的变化如下表所示。
物重(kg)
0
50
100
150
200
250
300
...
电阻(Ω)
300
270
240
210
180
150
120
...
求:
(1)当秤盘空载时,电流表表盘的示数应为多少毫安?
(2)当电流表示数为25mA时,所称物体的质量为多少千克?
(3)当所载物体质量为200kg时,电流表的示数为多少毫安?
【答案】(1)20mA
(2)100kg
(3)33.3mA
【解析】(1)由电路图可知,压力传感器R与电流表A串联在电路中。当秤盘空载时,所载物重为0kg。由表格数据可知,此时压力传感器的电阻,电源电压,根据欧姆定律,电路中的电流为
将电流单位换算为毫安
(2)当电流表示数为时,根据欧姆定律,此时压力传感器的电阻为
查阅表格可知,当电阻为240Ω时,对应的物体质量。
(3)当所载物体质量为时,由表格数据可知,此时压力传感器的电阻。根据欧姆定律
电路中的电流为
将电流单位换算为毫安
21.(25-26九上·内蒙古乌兰察布集宁区·期末)小佳发现奶奶家有一盏带手势感应和智能触摸调光功能的台灯,如图甲所示。小佳通过网络了解到这种台灯内部电路中有一个光敏电阻,当光线被遮住时光敏电阻的阻值变大。小佳在物理老师的远程协助下,设计了能感应调光的台灯电路,如图乙所示。假设电源电压为12V且保持不变,是光敏电阻,将标有“6V 1A”字样的灯泡L与串联。图丙为电流表的示数随光线强弱的变化规律,当光线没有被遮挡时,灯泡L正常发光(假设灯泡电阻不随温度变化)。求:
(1)灯泡正常发光时的电阻;
(2)当光线被遮挡时,灯泡L两端的实际电压;
(3)当光线没有被遮挡时,光敏电阻的阻值。
【答案】(1)6Ω;
(2)3V;
(3)6Ω
【解析】(1)根据灯泡L的铭牌可知,灯泡的额定电压,额定电流。根据欧姆定律可得,灯泡正常发光时的电阻为
(2)由题意和图丙可知,当光线被遮挡时,光敏电阻阻值变大,电路中的电流变小,则此时电路中的电流。因灯泡电阻不随温度变化,根据欧姆定律可得,灯泡L两端的实际电压为
(3)当光线没有被遮挡时,灯泡L正常发光,此时电路中的电流
灯泡两端的电压
由于光敏电阻与灯泡L串联,根据串联电路电压的知识,电阻两端的电压
根据欧姆定律可得,此时光敏电阻的阻值
六、综合题
22.(25-26九上·辽宁沈阳和平区·期末)神舟系列飞船是中国航天人智慧的结晶,承载了无数青少年的飞天梦。
(1)火箭升空
长征二号F系列运载火箭是专门承担搭载神舟系列飞船任务的“专属座驾”,采用无需额外点火的自燃点火模式。燃料在燃烧过程中,其热值 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)飞船运行
飞船被送入轨道后开始独立运行。飞船核心舱的供电系统由太阳能电池板和备用蓄电池组成。飞船进入光照区时,太阳能电池板将太阳能转化为 能,保障舱内的用电设备工作,同时为备用蓄电池充电,此时备用蓄电池相当于 (填“电源”或“用电器”)。
飞船舱体的气密性是“零容错”的关键技术之一、科技小组模拟科研人员检测气密性的方法进行了如下实验:将待检测的模拟舱体M置于一个空腔N中,如图(a)所示。先向舱体M充入压强为1.0×105Pa的空气,然后将舱体M和气压检测装置放入空腔N中,舱体M和空腔N的容积之比为1:4.将空腔N抽成真空后密封(假设此过程中M不漏气)。气压检测装置简化电路如图(b),电源电压保持6V不变,R0的电阻为10Ω,当气压p≤1.25×103Pa时,压敏电阻Rg的电阻随气压p的变化如图(c)所示。假定M、N内的气压与各自内部空气的密度成正比,且比例系数相同。经过5h,若舱体M漏出空气的质量小于初始充气质量的5%,则舱体M的气密性达标(不计气压检测装置的体积,不计M和N容积的变化)。经过5h,小组同学读出电压表示数为5V。计算可知,舱体M漏出空气的质量为初始充气质量的 %。因此,此模拟舱体气密性合格。
(3)飞船返回
飞船返回舱进入大气层后与空气剧烈摩擦,返回舱表面内能 ;舱体表面的防热材料内部为蜂窝状设计,中间充满空气,由于空气 (填“善于”或“不善于”)传热,能减缓热量向舱内传递,使舱体内部维持合适的温度,保障航天员安全和设备正常工作。
【答案】(1)不变
(2) 电 用电器 2
(3) 增加 不善于
【解析】(1)热值是燃料的固有属性,与燃料的燃烧状态无关,因此燃料燃烧过程中热值不变。
(2)[1]太阳能电池板的作用是将太阳能转化为电能,为设备供电并给蓄电池充电。
[2]蓄电池充电时,消耗电能并储存化学能,此时蓄电池相当于用电器。
[3]电路中与串联,电压表测电压。已知电源电压,电压表示数,则两端电压
电路电流
故
由图(c)可知,Rg和p的表达式为,可知
设模拟舱体的容积为,初始充气后空气的密度为,则初始充气质量
5h后,空腔内空气的密度为,因为、内的气压与各自内部空气的密度成正比,且比例系数相同,所以(为初始气压),则
5h后空腔内空气质量等于舱体漏出空气的质量
因为舱体M和空腔N的容积之比为1:4,所以
因此舱体M漏出空气的质量与初始充气质量的比例为
(3)[1]返回舱与空气摩擦,通过做功的方式使内能增大。
[2]空气是热的不良导体,不善于传热,因此蜂窝状结构中的空气能减缓热量向内传递。
七、科普阅读题
23.(24-25九上·江苏连云港·期末)阅读短文,回答问题。
触摸屏是智能手机的重要输入器件。有一种电阻式触摸屏如图甲所示,它实质上是一种传感器,主要结构是薄膜和玻璃,在薄膜和玻璃相邻的一面均涂(纳米铟锡金属氧化物)涂层。涂层具有良好的导电性,可以用作屏幕内的导体电阻,又有良好的透明性,在导电的同时不影响屏幕的透光性。当我们触摸屏幕时,由于手指的挤压,薄膜下层的涂层会和玻璃上层的涂层接触,测量电路就接通了,感应器传出电路中相应的电压,经过转换电路送到处理器运算,再结合导体电阻与长度的关系(在导体的材料、横截面积及温度相同时,导体的电阻与长度成正比),便可算出按压点在屏幕上的位置坐标x、y值。
某种电阻屏有效触摸范围x方向的长度为,y方向的宽度为。我们通过电极组给涂层加上电压。当用手指按压屏幕点P时,玻璃和薄膜的涂层在P点接触,可以导电,如图乙。在使用中,始终保持x与y两电极都接电源负极,在一个测量周期内,控制电路分别给x电极组和y电极组加上电压。如图丙所示,当给与两电极板间加上电压时,y电极组相当于电压表,用它可以测量点P到极的电压,x电极组之间的涂层可以看成从P点分别到达两极板的电阻和,此时等效电压表的示数为。接着,给与两电极板间加上电压,x电极组相当于电压表,用它可以测量点P到极的电压,y电极组之间的涂层可以看成从P点分别到达两极板的电阻和,此时等效电压表示数为。
(1)电阻式触摸屏利用了(纳米铟锡金属氧化物)的 性质;
(2)当给与两电极板间加上电压时,y电极组相当于等效电压表,用它可以测量 (选填“”或“”)两端的电压;
(3)和电阻之比为 ;
(4)按压点P离的距离为 ,离的距离为 。
【答案】(1)导电性和透明性
(2)
(3)
(4) 112 110
【解析】(1)由短文可知,涂层具有良好的导电性,可以用作屏幕内的导体电阻,又有良好的透明性,在导电的同时不影响屏幕的透光性。所以ITO涂层具有良好的导电性和透明性。
(2)当给与两电极板间加上5V电压时,y电极组相当于电压表,测量的是点P到极的电压,从图丙可知,测量的是两端的电压。
(3)当与两电极板间加上5V电压,y电极组相当于电压表,等效电压表的示数为3V,即两端的电压,因为和串联,所以两端的电压
根据串联电路中电阻之比等于电压之比,可得和电阻之比
(4)[1]因为在导体的材料、横截面积及温度相同时,导体的电阻与长度成正比,和电阻之比为2:3,所以按压点P离和的距离之比,已知电阻屏有效触摸范围x方向的长度为280mm,则按压点P离的距离
[2]当给与两电极板间加上5V电压时,等效电压表示数为2.5V,即两端的电压为2.5V,两端的电压也为2.5V,所以,即,由于导体的电阻与长度成正比,所以按压点P离和的距离相等,即。又因为电阻屏有效触摸范围y方向的宽度为220mm,所以按压点P离的距离
一、单选题
1.实验小组的同学连接了四个电路(如图)来探究开关的控制作用,下列判断正确的是( )
A.甲电路中,开关S只控制L1 B.乙电路中,闭合开关S,两灯都亮
C.丙电路中,闭合开关S,L1亮,L2不亮 D.丁电路中,断开开关S,L1不亮,L2亮
【答案】D
【解析】A.由图可知,此时两灯串联,故开关S可以同时控制L1和L2,故A错误;
B.由图可知,闭合开关后,灯泡L1将被短路,不会发光,故B错误;
C.由图可知,闭合开关后,电流从电源的正极直接流回电源的负极,两灯均被短路,均不亮,故C错误;
D.由图可知,断开开关S后,此时只有L2接入电路,故L1不亮,L2亮,故D正确。
故选D。
2.如图所示的实验电路,闭合开关S后,电流表A的示数为0.5A,电流表A1的示数为0.3A,则通过小灯泡L1、L2的电流分别是( )
A.0.3A,0.2A B.0.2A,0.3A C.0.5A,0.3A D.0.5A,0.2A
【答案】A
【解析】由图中可知,小灯泡L1与L2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测流过灯泡L1的电流,由题意可知,电流表A的示数为I=0.5A,即干路电流为0.5A,电流表A1的示数为I1=0.3A,即流过灯泡L1的电流为0.3A,由并联电路的电流规律可知,流过灯泡L2的支路电流为
I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.如图取两个相同的验电器A和B,使A带负电,B不带电,现用带有绝缘手柄的金属棒把A和B连接起来。则( )
A.可以看到A金属箔的张角增大,B金属箔张开
B.B金属箔张开,是因为箔片都带正电荷相互排斥
C.连接的瞬间,B中的正电荷通过金属棒流向A
D.连接的瞬间,棒中有方向为从B流向A的电流
【答案】D
【解析】A.A带负电,B不带电,用带有绝缘手柄的金属棒把A和B连接起来,此过程中,A上的负电荷转移到B,A的张角变小,故A不符合题意;
B.B验电器的两个箔片都带负电电荷,金属箔张开,是因为同种电荷相互排斥,故B不符合题意;
C.连接的瞬间,A中的负电荷通过金属棒流向B,故C不符合题意;
D.物理学规定正电荷定向移动的方向是电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流方向相反,连接的瞬间,棒中有方向为从B流向A的电流,故D符合题意。
故选D。
4.如图甲是小灯泡L 和电阻 R 的I-U图像,将小灯泡和电阻R接入图乙所示的电路中,电源电压保持不变;只闭合 S1时,电流表的示数为0.5A。若再闭合开关S2,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大,灯变亮
B.电路总电阻变大
C.电流表的示数变化0.5A
D.若将L和R串联在5V的电源上,电流表的示数是0.2A
【答案】D
【解析】由电路图知,只闭合时,电路为灯泡的简单电路,电流表测通过的电流;再闭合开关时,灯泡与电阻并联,电流表测干路电流。
A.首先,只闭合时,电路为灯泡的简单电路,电流表测通过灯泡的电流,此时 。从图甲的I−U图像能看出,当时,灯泡两端电压,这也就意味着电源电压 。当再闭合后,灯泡与并联,电流表测干路电流。根据并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数会变大。但是,因为并联电路各支路互不影响,所以,灯泡的两端电压不变,通过灯泡的电流不变,因此小灯泡的亮度不变,故A错误;
B.由A分析可知,再闭合后,总电流变大,根据,不变,变大,所以电路的总电阻变小,故B错误;
C.再闭合后,电流表示数的变化量等于通过的电流。因为并联电路各支路两端电压相等,电阻两端电压,从图甲I−U图像可知,当时,通过电阻的电流,即电流表的示数变化,并非,故C错误;
D.若将和串联在的电源上,因为串联电路电流处处相等,若电流表的示数是,从图甲可知,当电流为时,灯泡两端的电压,两端的电压;根据串联电路总电压等于各部分电压之和,此时电源电压
故D正确。
故选D。
5.光照强度会影响花卉生长。图甲为光照强度过大时触发报警的电路,电源电压不变,R0为阻值可调的电阻箱,R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙。当电流表示数大于某一值I0时触发报警,I0时的光照强度为警戒光照强度。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.R的阻值随光照强度增大而增大
B.增大R0阻值可增大警戒光照强度
C.R0一定时,光照强度越大,通过R0的电流越大
D.R0一定时,光照强度越大,电流表示数越小
【答案】B
【解析】由图可知,定值电阻R0和光敏电阻R并联,电流表测干路电路的电流
A.题目提到R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙所示,可以看出光照强度增大时阻值减小,故A错误;
B.警戒光照强度是电流达到I0时的光照强度。增大R0阻值会导致通过R0支路的电流减小,因此光敏电阻阻值需减小才能让电流重新达到I0。此时需要更强的光照,所以警戒光照强度增大,故B正确;
C.定值电阻R0和光敏电阻R并联,互不影响,R0一定时,电压不变则通过R0的电流不变,故C错误;
D.R0一定时,电压不变,通过R0的电流不变。光照强度越大,光敏电阻R的阻值减小,根据可知通过光敏电阻R这条支路的电流增大,电流表测干路电流,等于各支路电流之和,一条支路电流不变,另一条支路电流增大,故电流表示数增大,故D错误。
故选B。
6.关于欧姆定律公式,可变形为。下列说法正确的是( )
A.导体的电阻与电压成正比
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,电流、电压不影响电阻的大小
C.电压一定时,导体的电阻与通过导体的电流成反比
D.当导体两端的电压变为0V时,导体的电阻变为0Ω
【答案】B
【解析】A.导体的电阻由材料、长度、横截面积和温度决定,与电压无关,故A错误;
B.电阻是导体本身的性质,与电流、电压无关,故B正确;
C.电阻是定值,不会因电流变化而改变,故C错误;
D.电阻与电压无关,电压为0时电阻仍为原值,故D错误。
故选 B。
二、多选题
7.关于如图所示的电路,下列说法不正确的是( )
A.当、都闭合时,灯、发光 B.只闭合,灯、不发光
C.只让灯发光,应该只闭合 D.当、都断开时,灯、发光
【答案】ABD
【解析】A.当开关和闭合时,小灯泡被短路,此时、并联发光,故A不正确,符合题意;
B.只闭合开关S2时,有电流通过小灯泡L1和L2,小灯泡L1和L2会发光,故B不正确,符合题意;
C.只闭合开关S1时,小灯泡L1被短路不发光,小灯泡L2所处的支路断路也不发光,只有小灯泡L3发光,故C正确,不符合题意;
D.当开关都断开时,此时电路为小灯泡L1和L3的串联电路,小灯泡L1和L3会发光,故D不正确,符合题意。
故选ABD。
8.某种用于检测大件货物质量的装置,其简化电路如图甲所示。电源电压为12V,电路中允许通过的最大电流为30mA。定值电阻有100Ω和200Ω两种规格,R为力敏电阻,其阻值与压力F的关系如图乙所示。R上方有一质量不计的绝缘平板,检测时将货物置于其上。下列说法正确的是( )
A.当货物质量增大时,电路中的电流增大
B.当为100Ω时,最大能检测1000kg的货物
C.当为200Ω时,最大能检测900kg的货物
D.若电路允许通过的最大电流变为24mA,装置选用两种规格的均能检测700kg的货物
【答案】ACD
【分析】因为电源电压为12V,电路中允许通过的最大电流为30mA,故电路中最小总电阻,又因为由图乙可知压力越大,R阻值越小,即可通过R0的大小来判断R的大小,从而判断所能检测的货物的最大质量。
【解析】A.当货物质量增大时,R所受压力增大,由图乙可知R阻值变小,电路中的电流增大,故A正确;
B.当R0为100Ω时,R的最小值为400Ω-100Ω=300Ω,由图乙可知最大能检测的货物重力为8000N,即800kg的货物,故B错误;
C.当R0为200Ω时,R的最小值为400Ω-200Ω=200Ω,由图乙可知最大能检测的货物重力为9000N,即900kg的货物,故C正确;
D.当电路允许通过的最大电流为24mA,电路中最小总电阻,由图乙,700kg的货物置于该装置时,R为400Ω,故此时两种规格的R0均能满足总电阻不小于500Ω的要求,故D正确。
故选ACD。
三、填空题
9.如题图所示,电压表的读数为 V;滑动变阻器以图所示方式接入电路,当滑片向左滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 2.3 变小
【解析】[1]由图可知,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,此时电压表的示数为2.3V。
[2]由滑动变阻器的连接方式可知,当滑片向左滑动时,接入电路中的电阻丝变短,则滑动变阻器连入电路的电阻阻值变小。
10.如图所示,当闭合,断开、时,电路是 (选填“通路”“断路”或“短路”,下空同);当闭合、、时,电路是 ;当只断开时, (选填“发光”或“不发光”,下空同), 。
【答案】 通路 短路 发光 不发光
【解析】[1]当闭合,断开、时,电流从电源的正极流出,依次流经、、回到负极,电路是通路。
[2]当闭合、、时,电流从电源的正极流出,依次流经、回到负极,没有流经任何用电器,电路是短路。
[3][4]当只断开时,灯泡被短路,电流从电源的正极流出,依次流经、回到负极,发光,不发光。
11.如图所示,将一块透明有机玻璃板架在两本书之间,在下方撒上小纸屑,用干燥的丝绸在玻璃板上摩擦,会观察到下方的小纸屑上下飞舞,跳跃不停。这是因为有机玻璃板被丝绸摩擦后带上了 ,能够 小纸屑,小纸屑接触玻璃板后迅速被弹开,这是因为它们带上了同种电荷而相互 。
【答案】 电荷 吸引 排斥
【解析】[1]由摩擦起电现象可知,物体通过摩擦可以带上电荷,所以有机玻璃板被丝绸摩擦后带上了电荷。
[2]由于带电体能吸引轻小物体,所以有机玻璃板带上了电荷,能吸引小纸屑。
[3]小纸屑接触玻璃板后迅速被弹开,因为小纸屑接触玻璃板后,带上了与有机玻璃板相同的电荷,由于同种电荷相互排斥,所以小纸屑又被弹开。
12.如图所示电路中,电阻R1和R2的连接方式为 联。已知电源电压为9V且保持不变,R1的阻值为10Ω。闭合开关后,通过R1的电流为 A,此时电流表的示数为1.2A,R2的阻值为 Ω。
【答案】 并 0.9 30
【解析】[1][2]由图可知,两个电阻并联,电流表测量干路中的电流,通过R1的电流为
[3]根据并联电路的电流特点可知通过R2的电流I2=I-I1=1.2A-0.9A=0.3A
根据并联电路电压的规律和欧姆定律可知R2的阻值
13.如图所示电路,电源两端电压为U=4.5V且保持不变。电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的铭牌上标有“30Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两块电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,滑动变阻器R2阻值变化范围是 Ω。
【答案】5~20Ω
【解析】由图得,R1、R2串联,电压表V1、V2分别测量R1、R2的电压,电流表测量电路电流。两块电压表的量程均为0~3V,当电压表V2的示数为3V时,R2的电压最大,R2接入电路中的电阻最大,此时R1的电压为
此时电路电流为
R2接入电路中的最大电阻为
当电压表V1的示数为3V时,R1的电压最大,R2接入电路中的电阻最小,此时电路电流为
R2接入电路中的最大电阻为
滑动变阻器R2阻值变化范围是5~20Ω。
14.如图所示的电路中,电源电压不变,定值电阻,只闭合开关S,电流表示数为0.15A,再闭合开关,电流表示数为0.2A,则定值电阻的阻值为 Ω。
【答案】10
【解析】由图得,只闭合开关S,两电阻串联,电流表测量电路电流;再闭合开关,电路变化为的简单电路。由欧姆定律得,电源电压为
由欧姆定律得,两电阻串联时电路的总电阻为
定值电阻的阻值为
15.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻。闭合开关S,调节电阻箱R,电流表示数与电阻箱R接入电路的阻值关系如图乙所示,则电源电压为 V,R0的阻值为 Ω。
【答案】 6 5
【解析】由图甲可知,定值电阻R0与电阻箱R串联,电流表测电路中的电流;由图乙可知,当电路中电流为时,R的阻值为,当电路中电流为时,R的阻值为,设电源电压为U,根据串联电路电压规律可得:
①
②
①②式联立可得R0=5Ω,U=6V
四、实验题
16.探究串联电路中电压的规律;
(1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若灯断路,则两端 (选填“有”或“无”)电压;
(3)用电压表分别测出电压和。其中测时,电压表的示数如图丙所示,示数为 V。接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表;
实验次序
电压/V
电压/V
电压/V
1
1.7
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以 。
【答案】 断开 无 1.20 之和 更换电压不同的电源多次实验
【解析】(1)[1]如图所示,电流从电池的正极出发,经过开关、灯泡L1、灯泡L2、回到负极,故用一个导线将灯泡L2的右端接线柱和灯泡L1左端接线柱相连,故电路图如图所示:
(2)[2][3]为了保护电路,开关需要断开;闭合开关,若灯断路,则没有电流灯泡L1,则两端无电压。
(3)[4]电压表的示数如图丙所示,选择小量程,分度值为0.1V,故读数为1.20V。
①[5]分析表格中的数据可知,
故结论为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
②[6]为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以更换电压不同的电源多次实验,避免偶然性。
17.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻,电源电压恒为3V。
(1)按如图甲所示连接电路,闭合开关时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是电阻R0 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当选用4Ω的电阻时,电流表示数如图乙所示,记为 A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,同时记下对应的电流值。
(3)该电路图还能完成什么电学实验 (写一个即可)。
【答案】(1)断路
(2) 0.5 2
(3)探究电流与电压的关系实验
【解析】(1)闭合开关时,发现电流表无示数,说明电路断路,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,说明与电压表并联的部分电路断路,即定值电阻R0断路;
(2)[1]由图丙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,此时电流表示数为0.5A。
[2]由得,电阻R0两端的电压,即电压表示数保持2V不变,以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,同时记下对应的电流值。
(3)该实验装置中电压表测电阻两端电压,电流表测量通过电路的电流,所以还可以让电阻不变,通过移动滑片改变电路中的电流和电阻两端的电压,探究电流与电压的关系。
18.某同学利用滑动变阻器、电阻箱、电压表、电压恒定的电源、开关等器材设计了测量电阻的实验电路,如图所示。
(1)请补充主要实验步骤:
①按电路图连接电路,将滑动变阻器的阻值调到最大端。
②闭合, ,记录电压表的示数。
③闭合, ,使电压表的示数仍为。
④记录电阻箱的阻值。
(2)待测电阻的阻值 。(用测量量表示)
【答案】(1) 开关S2与触点2闭合 开关S2与触点1闭合,调节电阻箱
(2)
【解析】(1)[1][2]由电路图可知,将滑动变阻器的阻值调到最大端,闭合S1,开关S2与触点2闭合,此时滑动变阻器与待测电阻串联,电压表测滑动变阻器两端电压,记录电压表的示数U;闭合S1,开关S2与触点1闭合,此时滑动变阻器与电阻箱串联,电压表测滑动变阻器两端电压,此时根据串联分压,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U,则待测电阻的值与电阻箱的阻值相同。
(2)由实验步骤可知,当待测电阻与滑动变阻器串联时,电压表测滑动变阻器两端电压,当电阻箱与滑动变阻器串联时,电压表仍测滑动变阻器两端电压,且示数不变,根据串联分压可知,待测电阻的阻值等于电阻箱的阻值,即。
五、计算题
19.如图所示,电源电压保持6V不变,R1=5Ω,R3=10Ω,滑动变阻器R2标有“15Ω 0.5A”字样,电压表的量程为0~3V。
(1)当开关S、S1、S2均闭合时,R2的滑片P滑至a端,电流表的示数为多少?
(2)当闭合开关S、S2,断开S1时,要使电路安全操作,则滑动变阻器取值范围为多少?
【答案】(1)
(2)2~10Ω
【解析】(1)当S、S1、S2均闭合且滑片P滑至a端时,滑动变阻器接入阻值为0 Ω,此时R1与R3并联,电流表测干路电流。根据欧姆定律可知,通过R1、R3的电流分别为
根据并联电路电流特点可知,干路电流即电流表示数为I=I1+I3=1.2A+0.6A=1.8A
(2)当S、S2闭合,S1断开时,电路中R3与R2串联,电压表测滑动变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流。为保证滑动变阻器不过载,电路中的最大电流为I大=0.5A,此时滑动变阻器接入电阻最小,滑动变阻器接入的最小电阻为
为使电压表不超量程0~3V,滑动变阻器两端的最大电压为3V,则R3两端的最小电压为U3=U-U滑大=6V-3V=3V
根据欧姆定律,电路中的最小电流为
滑动变阻器接入的最大电阻为
所以,滑动变阻器调节范围应是2~10Ω。
20.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻,。
(1)当开关S闭合,S1、S2断开时,电流表示数为0.2A,则电源电压是多少?
(2)当开关S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.9A,则通过电阻R3的电流是多少?
(3)电阻R3的阻值是多少?
【答案】(1)4V
(2)0.1A
(3)40Ω
【解析】(1)当开关S闭合,S1、S2断开时, R1与R2串联接入电路,电流表读数I=0.2 A。根据欧姆定律可知,电源电压为
(2)当S、S1、S2都闭合时,R1与R3并联接入电路,电流表测干路电流,即;通过R1的电流为
通过电阻R3的电流为
(3)R1与R3并联时,通过电阻R3的电流为0.1A,由欧姆定律可知,电阻R3的阻值为
六、综合题
21.科创小组为学校科技周展会设计了一款提示器,可以提示展台上有无展品。图甲是该提示器的原理图,展台的结构由木板、弹簧、阻值不计的金属片(A、B、C)以及提示电路组成,A可将B、C接通或断开。工作时,闭合开关S,通过提示灯L是否发光可判断展台上有无展品。提示灯L和电阻的图像如图乙所示,电源电压恒定,提示灯L的额定电压为6V,实际电压不低于3V即可达到亮度要求。
(1)金属片A和弹簧的共同作用相当于电路中的 。
(2)闭合开关S,当展台上无展品时,提示灯L正常发光,提示灯L和电阻的连接方式是 ,此时电路中的电流为 A。
(3)若电阻损坏,为达到提示灯L的亮度要求,需更换阻值不超过 的电阻。
(4)科创小组发现:闭合开关S,展台上有展品时,提示灯L不发光,无法判断该装置是否正在工作。针对此现象,请对图甲虚线框内的电路提出一条改进建议: 。
【答案】(1)开关
(2) 串联 0.5
(3)20
(4)串联一个电流表
【解析】(1)由图甲可知弹簧上的金属片A和弹簧的共同作用相当于开关,闭合时将电灯短接,此时灯不亮。当有人把物品搬离展台时,金属片A在弹力作用下与金属片B、C分开,灯泡和电阻串联,此时灯亮。
(2)[1]闭合开关S,展台上无展品时,此时金属片A在弹力作用下与金属片B、C分开,提示灯L正常发光,由图甲可知提示灯L和电阻是串联接入电路。
[2]提示灯L正常发光,则灯泡两端电压为6V,由图乙可知通过灯泡的电流为0.5A,即此时电路中的电流为0.5A。此时定值电阻两端电压为3V,根据串联电压规律可知电源电压为
(3)为达到提示灯L的亮度要求,即灯泡两端电压最小为3V,由图乙可知此时电路中电流为0.3A,则定值电阻两端最大电压为
则更换电阻最大阻值为
(4)闭合开关S,展台上有展品时,提示灯L不发光,有可能是灯泡被短路,也可能是灯泡断路,无法判断该装置是否正在工作,所以可以在电路中串联一个电流表,观察电流表是否有示数即可判断装置是否正在工作。
22.在跨学科实践活动课上,同学们设计出了电子秤的原理图,如图所示。此装置利用电压表的示数来表示物体的质量。托盘、轻弹簧上端和金属滑片固定一起,托盘和弹簧的质量不计。已知电源电压,电阻,电压表的测量范围为0~3V。
(1)电路设计:要使电子秤能正常工作,应将触点1与触点 连接;
(2)故障排除:同学们在正确完成电路连接后闭合开关S,改变托盘中物体的质量,发现电压表有示数,但始终不变,发生故障的原因可能是________;
A.断路 B.短路 C.电压表短路 D.金属滑片P处断路
(3)刻度调试:
调零:在托盘中无物体时使金属滑片P处于最上端,此时电压表的示数为零;
标度:每次向托盘中增加100g的砝码时便在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值;当将1kg的物体放在托盘中,金属滑片P刚好指在距上端四分之一处,如图所示,求:
①“1kg”应标在电压表 V的位置上;
②通过计算说明该电子秤能测量的最大质量是多少千克 ,应标在电压表多少伏的位置上;
③电压表表盘上标出的质量值刻度是否均匀: 。(选填“均匀”或“不均匀”)
【答案】(1)2
(2)D
(3) 1 4 2 不均匀
【解析】(1)分析电路可知,R0与R1串联,无论将点“1”与点“2”连接或点“1”与点“3”连接电压表都是测量R1两端电压,而要使电子秤能正常工作(质量大小变化时,使R1连入电路中的电阻变化,从而使电压表的示数变化),应将点“1”与点“2”接。若点“1”与点“3”连接,当物体质量变化时,R1接入电路中的电阻不变,电压表示数不变,无法完成不同质量的测量。
(2)A.分析电路发现,R0与R1串联,电压表测量R1两端的电压,若R0断路,则电压表两接线柱不能与电源两极连通,电压表无示数。故A不符合题意;
BC.分析电路发现,R0与R1串联,电压表测量R1两端的电压,若R1短路,则电压表也被短路,此时电压表不能工作,电压表无示数。故BC不符合题意;
D.分析电路发现,R0与R1串联,电压表测量R1两端的电压,若金属滑片P处断路,则电压表串联接入电路中,电压表有示数且示数等于电源电压不变,故D符合题意。
故选D。
(3)[1][2][3]当将1kg的物体放在托盘中,金属滑片P刚好指在距R1上端处时,连入电阻
电路中的电流为
R1两端的电压即电压表的示数为
将1kg的物体放在托盘中,金属滑片P刚好指在距R1上端处,弹簧的形变量与物体质量成正比,当R1全部接入电路中时该电子秤能测量的质量达到最大为4kg,此时电路中的电流为
R1两端的电压即电压表的示数为
所以应将4kg标在电压表2V的位置上。
[4] R1两端的电压即电压表的示数与R1的关系为
可知U1与的关系不是成正比的,反映在刻度上是不均匀的。
七、科普阅读题
23.阅读短文,回答问题。
自动拍摄火情的无人机
如图所示,图甲为自动拍摄火情的无人机(以下简称无人机),由锂电池供电,采用4个电动机分别带动旋翼转动,对下方空气施力的同时获得升力。该无人机携带的微型摄像装置带有自动拍摄火情功能,未出现火情时处于待机状态;图乙为火情自启系统原理图,该系统由“自启电路”“控制电路”等组成。其中电源由无人机的锂电池提供,R是电阻箱,Rp是红外探测器,它的阻值与红外线强度变化的对应关系如图丙Rp-E图像所示(E为红外线强度,单位为cd)。当发生火情时,无人机上的Rp探测到红外线强度增强,阻值变小,a、b两端电压变大,当a、b两端电压达到某一数值时摄像机将被自主启动进入工作状态。下表是该无人机的部分参数。
无人机质量(含摄像机)
2kg
锂电池额定电压
12V
最大上升速度
5m/s
电动机额定电压
12V
最大上升速度时受到的空气阻力
10N
电阻箱R最大阻
60Ω
(1)发生火情时,远处的火情情况通过无人机携带的微型摄像装置成倒立、 的实像。
(2)旋翼转动时,对下方空气施加向下的力,根据物体间的作用是 的,因此获得向上的升力;无人机以最大速度匀速上升时,受到的升力为 N。(g取10N/kg)
(3)当无人机其中一个旋翼停止转动时,其他3个旋翼可仍然正常转动。可见带动旋翼转动的4个电动机的连接方式是 (选填“并联”或“串联”)。
(4)在“火情自启系统”中,a、b两端电压必须等于或大于9V时,控制电路才能启动摄像机进入工作状态。若设定红外线强度为3cd时启动摄像机工作,此时电阻箱的阻值至少应调到 。
(5)若要在更小的红外强度下就启动摄像机工作,可采取什么措施? (填写一项即可)。
【答案】(1)缩小
(2) 相互 30
(3)并联
(4)18
(5)增大电源的电压值/增大电阻箱的最大值/在a、b间串联一个定值电阻
【解析】(1)微型摄像机成像原理与照相机成像原理相同,景物通过摄像机镜头形成倒立、缩小的实像。
(2)[1][2]物体间力的作用是相互的,旋翼转动时,对下方空气施加向下的力,因此获得向上的升力,无人机以最大速度匀速上升时,受到向下的重力、向上的升力、向下的阻力三个力的作用,无人机的重力
最大上升速度时受到的空气阻力为10N,所以升力
(3)由题意“采用4个电动机分别带动旋翼转动”可知,电动机可以单独工作,4个电动机的连接方式是并联。
(4)由图像可知,红外线强度为3cd时,红外探测器Rp的阻值的阻值为6Ω,由题可知,启动摄像机工作时,a、b两端的最小电压(即电阻箱的最小电压)
则Rp两端的电压
电路中的电流
由得,电阻箱的最小阻值
(5)在红外线强度较弱时,红外探测器Rp的阻值较大,其两端的电压将增大,为了保证a、b两端电压必须等于或大于9V,可采取的措施∶一是调高电阻箱R的电阻值;二是调高电源的电压值。所以应该增大电源电压值(或增大电阻箱的最大值,或在a、b间串联一个定值电阻)。
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专题03 简单电路和欧姆定律
一、单选题
1.(24-25九上·河北石家庄裕华区石家庄第四十中学·期末)使用共享电单车时,骑行前先要扫码,扫码成功后开关S1闭合,指示灯L 亮,但电动机不工作;从车筐取出头盔并戴上后,头盔内遥控设备遥控S₂闭合,电动机通电工作:若只戴头盔不扫码则无法骑行。下列电路符合以上设计要求的是( )
A. B.
C. D.
2.(24-25九上·内蒙古呼和浩特·期末)如图所示,闭合开关电路正常工作,过一会儿,两表中一表示数变大,另一表示数变小,则发生故障的原因( )
A.可能是R断路 B.可能是灯丝断了
C.可能是灯丝短路 D.一定是R短路
3.(25-26九上·辽宁沈阳第七中学·期末)对下列图中现象,解释正确的是( )
A.甲图:被丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中玻璃棒得到了电子
B.乙图:A中正电荷可以通过金属棒流向B,电流方向由A至B
C.丙图:摩擦后的气球能够吸引细水流,是因为带电体具有吸引轻小物体的性质
D.丁图:用细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互排斥,则两小球不一定带有同种电荷
4.(24-25九上·河南濮阳·期末)图甲所示电路中,电源电压保持不变。已知定值电阻,闭合开关电路正常工作,两电流表的指针都在同一位置,如图乙所示。现用一个未知阻值的定值电阻替换电阻或,替换后只有一个电流表的示数减小了0.3A。则下列说法错误的是( )
A.电源电压为9V B.
C.替换的是 D.的阻值为7.5Ω
5.(19-20·广东珠海香洲区文园中学·一模)如图1所示,当开关S从2转到1时,根据电流表和电压表对应的示数,坐标系中描绘了相对应的点,如图2所示,下列判断正确的是( )
A.电源电压为8V B.的阻值为20Ω
C.的阻值为10Ω D.S接2时通过的电流为0.2A
6.(25-26九上·广东汕头金平区·期末)下列关于如图所示的说法中,正确的是( )
A.如图甲所示的定值电阻,它是由半导体材料制成的
B.如图甲所示的定值电阻,没有电流通过它时,它的阻值为零
C.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的横截面积来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
D.如图乙所示的电位器作为音量控制器时,是通过旋动滑动片,改变电阻片接入电路的长度来改变接入电路的电阻,继而改变电路中的电流的
二、多选题
7.(24-25九上·四川宜宾·期末)如图所示电路,闭合开关S,灯泡L正常发光,在滑片P向左移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表A1示数不变 B.电流表A2示数变大
C.电流表A1与A2的示数之差不变 D.电压表与电流表A2的示数之比变小
8.(24-25九上·江西南昌·期末)如图所示,电阻。闭合开关后,两块电流表、的示数分别为、,和两端的电压分别为、。下列表达式正确的是( )
A. B. C. D.
三、填空题
9.(24-25九上·四川内江第六中学·期末)如图所示,玻璃棒在丝绸上摩擦后,玻璃棒带 (选填“正电荷”或“负电荷”),在摩擦过程中,电流的方向是从 (选填“玻璃棒到丝绸”或“丝绸到玻璃棒”)。
10.(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期末)如图,要使和串联,应闭合开关 ;要使和并联,应闭合开关 。
11.(24-25九上·江苏连云港·期末)在如图甲所示的电路中,电源电压恒为,电流表与的指针位置都如图乙所示,则灯泡两端的电压为 V,通过灯泡的电流为 A,通过灯泡的电流为 A。
12.(24-25九上·安徽六安清水河学校等·期末)如图所示电路,只闭合开关时,电流表的示数为0.7A,再闭合开关,电流表的示数变为1.2A,则此时通过R的电流是 A。
13.(24-25九上·河北石家庄二十三中·期末)某段金属丝两端电压为时,通过的电流为,当该金属丝两端电压降为时通过的电流为 A。当该金属丝拉长到原长2倍时,它的电阻将 (选填“变大”“变小”或“不变”),若将该金属丝和另外一根电阻丝并联接入原电路中,通过该金属丝的电流将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
14.(25-26九上·重庆江津区实验中学、田家炳中学、李中学、白沙中学等金砖六校·期末)在综合实践活动课上,小龙同学设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。电源电压恒定,R1为定值电阻。闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光。此过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2(电压表V2未画出)示数变化关系图像如图乙所示。小灯泡正常发光时的电流为 A;电源电压为 V。
15.(24-25九上·四川宜宾·期末)如图甲所示电路,电源电压保持不变。当闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P的过程中,两电表示数变化关系如图乙所示,则定值电阻为 Ω,电源电压为 V。
四、实验题
16.(25-26九上·辽宁沈阳和平区·期末)某同学按照图(a)所示电路进行电学实验探究。
(1)闭合开关前,将滑动变阻器R2的滑片滑到最 端,能因这一操作得到保护的电表是 。
(2)闭合开关, ,进行多次实验,将实验数据填入表中。
实验序号
V1的示数U1/V
V2的示数U2/V
V的示数U/V
A的示数I/A
1
1.0
4.0
5.0
0.2
2
1.5
3.5
5.0
0.3
3
2.0
3.0
5.0
0.4
(3)实验结果表明:在串联电路中,电源两端的电压等于各用电器两端的电压之 。
(4)若继续探究串联电路中电流的规律,可以在图(a)中的 (填“c”或“d”)处,再串联一个电流表。闭合开关,将滑片移动到某一位置,发现电流表示数均如图(b)所示,示数为 A。
17.(24-25九上·江西南昌·期末)小明同学在“探究串联电路电压的规律”实验中,设计了如图甲所示的电路。
实验次序
电压
电压
电压
1
1.7
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)小明用电压表分别测出电压、和,实验数据如表所示。其中测时,电压表的示数如图乙所示,此时电压表的分度值为 ,示数为 ;
(3)分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之 ;实验中灯泡与的规格 (选填“相同”或“不同”);
(4)小明认为用一块电压表分别测两端的电压和两端的电压时,需要对电路进行改接,为了不反复拆接电压表,他设计了如图丙所示的电路。他的思路是:闭合开关和,电压表测两端的电压;闭合开关和,电压表就可以测两端的电压,这种设计思路是 (选填“正确”或“错误”)的,原因是 。
18.(24-25九上·河北石家庄外国语学校·期末)在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中,器材有:电源(电压恒为),电流表、电压表和开关各一个,四个定值电阻()滑动变阻器(规格“20Ω 2A”),导线若干。
(1)如图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线补画出正确的连线;
(2)正确连接电路后,闭合开关,两电表均无示数。调节滑动变阻器滑片两电表仍然无示数,则电路故障是( )(填选项字母)
A.电阻短路 B.电阻断路 C.滑动变阻器断路
(3)将电阻换成电阻时滑动变阻器的滑片P应向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为 ,并记录相关数据;
(4)根据多组实验数据,在图乙所示的坐标系中描绘出了图像,分析图像可得出的结论是 。
(5)【拓展】完成上述实验后,小明换用一个未知恒压电压,借助已有器材,并把一个定值电阻和一个额定电压为的小灯泡连成如图丙所示的电路,利用该电路测出了小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①连接好实验电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表 (选填“A”或“B”)点的接线改接到点,读出电压表的示数为;
③则小灯泡正常发光时电阻的表达式 (用、和表示)。
19.(25-26九上·广东汕头潮阳区铜盂贵屿谷饶三镇联考·期末)小明用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的电阻。
(1)请用笔画线表示导线,将图甲所示的实验电路连接完整。(已知Rx>5Ω)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关后,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表、电压表均无示数,则电路中的故障可能是 。
(4)排除故障后,继续实验,当电压表示数如图乙所示时,电流表示数为0.24A,则定值电阻Rx的电阻为 Ω。
(5)实验中通过移动滑动变阻器的滑片位置得到多组实验数据并计算出Rx的平均值,这样做是为了_______(选填字母)。
A.寻找普遍规律 B.减小误差
(6)另一组的小红设计了如图丙所示的电路来测量电阻器的电阻,其中为电阻箱,R0为定值电阻,实验步骤如下:
①开关S接触点a,读出电流表的示数为I;
②开关S改接触点b,调节电阻箱直到 ,电阻箱的示数如图丁所示;
③电阻器= Ω。
五、计算题
20.(25-26九上·广东汕头金平区·期末)如图所示为一电子秤的示意图,压力传感器是一个电阻随着秤盘上所载的物体质量的变化而变化的电阻。电源电压为6V,压力传感器的电阻R随所载物重的变化如下表所示。
物重(kg)
0
50
100
150
200
250
300
...
电阻(Ω)
300
270
240
210
180
150
120
...
求:
(1)当秤盘空载时,电流表表盘的示数应为多少毫安?
(2)当电流表示数为25mA时,所称物体的质量为多少千克?
(3)当所载物体质量为200kg时,电流表的示数为多少毫安?
21.(25-26九上·内蒙古乌兰察布集宁区·期末)小佳发现奶奶家有一盏带手势感应和智能触摸调光功能的台灯,如图甲所示。小佳通过网络了解到这种台灯内部电路中有一个光敏电阻,当光线被遮住时光敏电阻的阻值变大。小佳在物理老师的远程协助下,设计了能感应调光的台灯电路,如图乙所示。假设电源电压为12V且保持不变,是光敏电阻,将标有“6V 1A”字样的灯泡L与串联。图丙为电流表的示数随光线强弱的变化规律,当光线没有被遮挡时,灯泡L正常发光(假设灯泡电阻不随温度变化)。求:
(1)灯泡正常发光时的电阻;
(2)当光线被遮挡时,灯泡L两端的实际电压;
(3)当光线没有被遮挡时,光敏电阻的阻值。
六、综合题
22.(25-26九上·辽宁沈阳和平区·期末)神舟系列飞船是中国航天人智慧的结晶,承载了无数青少年的飞天梦。
(1)火箭升空
长征二号F系列运载火箭是专门承担搭载神舟系列飞船任务的“专属座驾”,采用无需额外点火的自燃点火模式。燃料在燃烧过程中,其热值 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)飞船运行
飞船被送入轨道后开始独立运行。飞船核心舱的供电系统由太阳能电池板和备用蓄电池组成。飞船进入光照区时,太阳能电池板将太阳能转化为 能,保障舱内的用电设备工作,同时为备用蓄电池充电,此时备用蓄电池相当于 (填“电源”或“用电器”)。
飞船舱体的气密性是“零容错”的关键技术之一、科技小组模拟科研人员检测气密性的方法进行了如下实验:将待检测的模拟舱体M置于一个空腔N中,如图(a)所示。先向舱体M充入压强为1.0×105Pa的空气,然后将舱体M和气压检测装置放入空腔N中,舱体M和空腔N的容积之比为1:4.将空腔N抽成真空后密封(假设此过程中M不漏气)。气压检测装置简化电路如图(b),电源电压保持6V不变,R0的电阻为10Ω,当气压p≤1.25×103Pa时,压敏电阻Rg的电阻随气压p的变化如图(c)所示。假定M、N内的气压与各自内部空气的密度成正比,且比例系数相同。经过5h,若舱体M漏出空气的质量小于初始充气质量的5%,则舱体M的气密性达标(不计气压检测装置的体积,不计M和N容积的变化)。经过5h,小组同学读出电压表示数为5V。计算可知,舱体M漏出空气的质量为初始充气质量的 %。因此,此模拟舱体气密性合格。
(3)飞船返回
飞船返回舱进入大气层后与空气剧烈摩擦,返回舱表面内能 ;舱体表面的防热材料内部为蜂窝状设计,中间充满空气,由于空气 (填“善于”或“不善于”)传热,能减缓热量向舱内传递,使舱体内部维持合适的温度,保障航天员安全和设备正常工作。
七、科普阅读题
23.(24-25九上·江苏连云港·期末)阅读短文,回答问题。
触摸屏是智能手机的重要输入器件。有一种电阻式触摸屏如图甲所示,它实质上是一种传感器,主要结构是薄膜和玻璃,在薄膜和玻璃相邻的一面均涂(纳米铟锡金属氧化物)涂层。涂层具有良好的导电性,可以用作屏幕内的导体电阻,又有良好的透明性,在导电的同时不影响屏幕的透光性。当我们触摸屏幕时,由于手指的挤压,薄膜下层的涂层会和玻璃上层的涂层接触,测量电路就接通了,感应器传出电路中相应的电压,经过转换电路送到处理器运算,再结合导体电阻与长度的关系(在导体的材料、横截面积及温度相同时,导体的电阻与长度成正比),便可算出按压点在屏幕上的位置坐标x、y值。
某种电阻屏有效触摸范围x方向的长度为,y方向的宽度为。我们通过电极组给涂层加上电压。当用手指按压屏幕点P时,玻璃和薄膜的涂层在P点接触,可以导电,如图乙。在使用中,始终保持x与y两电极都接电源负极,在一个测量周期内,控制电路分别给x电极组和y电极组加上电压。如图丙所示,当给与两电极板间加上电压时,y电极组相当于电压表,用它可以测量点P到极的电压,x电极组之间的涂层可以看成从P点分别到达两极板的电阻和,此时等效电压表的示数为。接着,给与两电极板间加上电压,x电极组相当于电压表,用它可以测量点P到极的电压,y电极组之间的涂层可以看成从P点分别到达两极板的电阻和,此时等效电压表示数为。
(1)电阻式触摸屏利用了(纳米铟锡金属氧化物)的 性质;
(2)当给与两电极板间加上电压时,y电极组相当于等效电压表,用它可以测量 (选填“”或“”)两端的电压;
(3)和电阻之比为 ;
(4)按压点P离的距离为 ,离的距离为 。
一、单选题
1.实验小组的同学连接了四个电路(如图)来探究开关的控制作用,下列判断正确的是( )
A.甲电路中,开关S只控制L1 B.乙电路中,闭合开关S,两灯都亮
C.丙电路中,闭合开关S,L1亮,L2不亮 D.丁电路中,断开开关S,L1不亮,L2亮
2.如图所示的实验电路,闭合开关S后,电流表A的示数为0.5A,电流表A1的示数为0.3A,则通过小灯泡L1、L2的电流分别是( )
A.0.3A,0.2A B.0.2A,0.3A C.0.5A,0.3A D.0.5A,0.2A
3.如图取两个相同的验电器A和B,使A带负电,B不带电,现用带有绝缘手柄的金属棒把A和B连接起来。则( )
A.可以看到A金属箔的张角增大,B金属箔张开
B.B金属箔张开,是因为箔片都带正电荷相互排斥
C.连接的瞬间,B中的正电荷通过金属棒流向A
D.连接的瞬间,棒中有方向为从B流向A的电流
4.如图甲是小灯泡L 和电阻 R 的I-U图像,将小灯泡和电阻R接入图乙所示的电路中,电源电压保持不变;只闭合 S1时,电流表的示数为0.5A。若再闭合开关S2,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大,灯变亮
B.电路总电阻变大
C.电流表的示数变化0.5A
D.若将L和R串联在5V的电源上,电流表的示数是0.2A
5.光照强度会影响花卉生长。图甲为光照强度过大时触发报警的电路,电源电压不变,R0为阻值可调的电阻箱,R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙。当电流表示数大于某一值I0时触发报警,I0时的光照强度为警戒光照强度。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.R的阻值随光照强度增大而增大
B.增大R0阻值可增大警戒光照强度
C.R0一定时,光照强度越大,通过R0的电流越大
D.R0一定时,光照强度越大,电流表示数越小
6.关于欧姆定律公式,可变形为。下列说法正确的是( )
A.导体的电阻与电压成正比
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,电流、电压不影响电阻的大小
C.电压一定时,导体的电阻与通过导体的电流成反比
D.当导体两端的电压变为0V时,导体的电阻变为0Ω
二、多选题
7.关于如图所示的电路,下列说法不正确的是( )
A.当、都闭合时,灯、发光 B.只闭合,灯、不发光
C.只让灯发光,应该只闭合 D.当、都断开时,灯、发光
8.某种用于检测大件货物质量的装置,其简化电路如图甲所示。电源电压为12V,电路中允许通过的最大电流为30mA。定值电阻有100Ω和200Ω两种规格,R为力敏电阻,其阻值与压力F的关系如图乙所示。R上方有一质量不计的绝缘平板,检测时将货物置于其上。下列说法正确的是( )
A.当货物质量增大时,电路中的电流增大
B.当为100Ω时,最大能检测1000kg的货物
C.当为200Ω时,最大能检测900kg的货物
D.若电路允许通过的最大电流变为24mA,装置选用两种规格的均能检测700kg的货物
三、填空题
9.如题图所示,电压表的读数为 V;滑动变阻器以图所示方式接入电路,当滑片向左滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
10.如图所示,当闭合,断开、时,电路是 (选填“通路”“断路”或“短路”,下空同);当闭合、、时,电路是 ;当只断开时, (选填“发光”或“不发光”,下空同), 。
11.如图所示,将一块透明有机玻璃板架在两本书之间,在下方撒上小纸屑,用干燥的丝绸在玻璃板上摩擦,会观察到下方的小纸屑上下飞舞,跳跃不停。这是因为有机玻璃板被丝绸摩擦后带上了 ,能够 小纸屑,小纸屑接触玻璃板后迅速被弹开,这是因为它们带上了同种电荷而相互 。
12.如图所示电路中,电阻R1和R2的连接方式为 联。已知电源电压为9V且保持不变,R1的阻值为10Ω。闭合开关后,通过R1的电流为 A,此时电流表的示数为1.2A,R2的阻值为 Ω。
13.如图所示电路,电源两端电压为U=4.5V且保持不变。电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的铭牌上标有“30Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两块电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,滑动变阻器R2阻值变化范围是 Ω。
14.如图所示的电路中,电源电压不变,定值电阻,只闭合开关S,电流表示数为0.15A,再闭合开关,电流表示数为0.2A,则定值电阻的阻值为 Ω。
15.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻。闭合开关S,调节电阻箱R,电流表示数与电阻箱R接入电路的阻值关系如图乙所示,则电源电压为 V,R0的阻值为 Ω。
四、实验题
16.探究串联电路中电压的规律;
(1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若灯断路,则两端 (选填“有”或“无”)电压;
(3)用电压表分别测出电压和。其中测时,电压表的示数如图丙所示,示数为 V。接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表;
实验次序
电压/V
电压/V
电压/V
1
1.7
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以 。
17.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻,电源电压恒为3V。
(1)按如图甲所示连接电路,闭合开关时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是电阻R0 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当选用4Ω的电阻时,电流表示数如图乙所示,记为 A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,同时记下对应的电流值。
(3)该电路图还能完成什么电学实验 (写一个即可)。
18.某同学利用滑动变阻器、电阻箱、电压表、电压恒定的电源、开关等器材设计了测量电阻的实验电路,如图所示。
(1)请补充主要实验步骤:
①按电路图连接电路,将滑动变阻器的阻值调到最大端。
②闭合, ,记录电压表的示数。
③闭合, ,使电压表的示数仍为。
④记录电阻箱的阻值。
(2)待测电阻的阻值 。(用测量量表示)
五、计算题
19.如图所示,电源电压保持6V不变,R1=5Ω,R3=10Ω,滑动变阻器R2标有“15Ω 0.5A”字样,电压表的量程为0~3V。
(1)当开关S、S1、S2均闭合时,R2的滑片P滑至a端,电流表的示数为多少?
(2)当闭合开关S、S2,断开S1时,要使电路安全操作,则滑动变阻器取值范围为多少?
20.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻,。
(1)当开关S闭合,S1、S2断开时,电流表示数为0.2A,则电源电压是多少?
(2)当开关S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.9A,则通过电阻R3的电流是多少?
(3)电阻R3的阻值是多少?
六、综合题
21.科创小组为学校科技周展会设计了一款提示器,可以提示展台上有无展品。图甲是该提示器的原理图,展台的结构由木板、弹簧、阻值不计的金属片(A、B、C)以及提示电路组成,A可将B、C接通或断开。工作时,闭合开关S,通过提示灯L是否发光可判断展台上有无展品。提示灯L和电阻的图像如图乙所示,电源电压恒定,提示灯L的额定电压为6V,实际电压不低于3V即可达到亮度要求。
(1)金属片A和弹簧的共同作用相当于电路中的 。
(2)闭合开关S,当展台上无展品时,提示灯L正常发光,提示灯L和电阻的连接方式是 ,此时电路中的电流为 A。
(3)若电阻损坏,为达到提示灯L的亮度要求,需更换阻值不超过 的电阻。
(4)科创小组发现:闭合开关S,展台上有展品时,提示灯L不发光,无法判断该装置是否正在工作。针对此现象,请对图甲虚线框内的电路提出一条改进建议: 。
22.在跨学科实践活动课上,同学们设计出了电子秤的原理图,如图所示。此装置利用电压表的示数来表示物体的质量。托盘、轻弹簧上端和金属滑片固定一起,托盘和弹簧的质量不计。已知电源电压,电阻,电压表的测量范围为0~3V。
(1)电路设计:要使电子秤能正常工作,应将触点1与触点 连接;
(2)故障排除:同学们在正确完成电路连接后闭合开关S,改变托盘中物体的质量,发现电压表有示数,但始终不变,发生故障的原因可能是________;
A.断路 B.短路 C.电压表短路 D.金属滑片P处断路
(3)刻度调试:
调零:在托盘中无物体时使金属滑片P处于最上端,此时电压表的示数为零;
标度:每次向托盘中增加100g的砝码时便在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值;当将1kg的物体放在托盘中,金属滑片P刚好指在距上端四分之一处,如图所示,求:
①“1kg”应标在电压表 V的位置上;
②通过计算说明该电子秤能测量的最大质量是多少千克 ,应标在电压表多少伏的位置上;
③电压表表盘上标出的质量值刻度是否均匀: 。(选填“均匀”或“不均匀”)
七、科普阅读题
23.阅读短文,回答问题。
自动拍摄火情的无人机
如图所示,图甲为自动拍摄火情的无人机(以下简称无人机),由锂电池供电,采用4个电动机分别带动旋翼转动,对下方空气施力的同时获得升力。该无人机携带的微型摄像装置带有自动拍摄火情功能,未出现火情时处于待机状态;图乙为火情自启系统原理图,该系统由“自启电路”“控制电路”等组成。其中电源由无人机的锂电池提供,R是电阻箱,Rp是红外探测器,它的阻值与红外线强度变化的对应关系如图丙Rp-E图像所示(E为红外线强度,单位为cd)。当发生火情时,无人机上的Rp探测到红外线强度增强,阻值变小,a、b两端电压变大,当a、b两端电压达到某一数值时摄像机将被自主启动进入工作状态。下表是该无人机的部分参数。
无人机质量(含摄像机)
2kg
锂电池额定电压
12V
最大上升速度
5m/s
电动机额定电压
12V
最大上升速度时受到的空气阻力
10N
电阻箱R最大阻
60Ω
(1)发生火情时,远处的火情情况通过无人机携带的微型摄像装置成倒立、 的实像。
(2)旋翼转动时,对下方空气施加向下的力,根据物体间的作用是 的,因此获得向上的升力;无人机以最大速度匀速上升时,受到的升力为 N。(g取10N/kg)
(3)当无人机其中一个旋翼停止转动时,其他3个旋翼可仍然正常转动。可见带动旋翼转动的4个电动机的连接方式是 (选填“并联”或“串联”)。
(4)在“火情自启系统”中,a、b两端电压必须等于或大于9V时,控制电路才能启动摄像机进入工作状态。若设定红外线强度为3cd时启动摄像机工作,此时电阻箱的阻值至少应调到 。
(5)若要在更小的红外强度下就启动摄像机工作,可采取什么措施? (填写一项即可)。
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